برآورد جریان زیست محیطی در رودخانه ها

Computer For Civil Software Engineering Group : www.CCSofts.com , www.CompCivil.com

خلاصه

رودخانه نوار باریکی از یک حوزه آبریز است که بصورت بستري براي حیات اجتماعی بشر و نیز زیستگاهی براي حیات آبزیان و موجودات وابسته

شکل یافته است

. در قرن حاضر ،حفاظت سیستم حیاتی رودخانه از اهداف اصلی ساماندهی رودخانه ها در توسعه پایدار منابع آب بشمار می آید.

در نظام بهره برداري سنتی و موجود ،رودخانه ها از جنبه هاي مختلف مورد تهاجم قرار گرفته اند سیماي طبیعی رودخانه ها در اثر تداوم روند

افزایشی برداشت آب

(احداث سدهاي مخزنی،..)،شدت فزاینده الودگی (فاضلاب و..)برداشت بی رویه مصالح بستر و تجاوز به حریم رودخانه ،ناهنجار

گردیده است

.تداوم مدیریت سنتی صنعت آب با اصرار بر اولویت بخشی به حل مشکلات اجتماعی جاري ،بازتابی جز روند فزاینده مرگ سیستم

حیاتی رودخانه ها را براي نسل آینده به ارمغان نخواهد داشت

. درساماندهی رودخانه ها یا طرح احداث سد مخزنی بر روي یک رودخانه ،ارزیابی"

شدت جریان زیست محیطی

" یکی از مهمترین شاخص ها در توسعه حیات پایدار رودخانه بشمار می آید.در این مقاله جریان زیست محیطی و

پارامترهاي مورد نیاز و روش هاي موجودومورد استفاده در دنیا تشریح خواهد شد

کلمات کلیدي

: سد،جریان زیست محیطی ،اکوسیستم، ساماندهی رودخانه

1 دانشجوي کارشناسی ارشد سازه هاي آبی دانشگاه ارومیه

-2

استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه ارومیه

Computer For Civil Software Engineering Group : www.CCSofts.com , www.CompCivil.com

مقدمه

آب از عوامل مهم زندگی انسان ،گیاهان و حیوانات می باشد و توسعه روزافزون جمعیت در برخی نقاط دنیا منجر به کمبود آب گردیده است

. نیاز به

ذخیره آب از هزاران سال قبل مورد توجه بوده و ایجاد سد بر روي رود خانه داراي سابقه تاریخی است

. سد بعلت آنکه پدیده عظیمی در طبیعت

محسوب می گردد،اثرات آن بر روي محیط زیست گسترده است

تغییر رژیم رودخانه و حجم آب در فصول مختلف از اثرات مستقیم ایجاد سد می باشد

.اثرات فوق ممکن است مثبت یا منفی باشد .تغییرات کمی فوق

همچنین تغییرات هیدرو فیزیکی و هیدرو شیمیایی آب را نیز بهمراه دارد

.تغییر در اکوسیستم رودخانه بعلت تغییرات کمی و کیفی آب حاصل می شود

و حتی در نقاط دورتر نظیر مصب رودخانه نیز ظاهر میگردد

.کاهش مواد رسوبی در مصب رودخانه باعث فرسایش سواحل دریا و تغییر اکوسیستم

سواحل ومصب رودخانه میگرددو کاهش سرعت آب رود خانه ها باعث تقلیل قدرت خودپالایی رودخانه می گردد

. ایجاد سد تغییرات جزئی و محلی نیز

در آب وهواي منطقه ممکن است ایجاد نماید که تولید مه و تغییرات دماي آب از آن جمله می باشد

.تغییر دماي آب در مراحل بعدي بر اکوسیستم

پایین دست و برروي کیفیت فیزیکی و شیمیایی خاکهاي آبیاري شده اثر می گذارد

.اثرات مخزن سد بر روي حیوانات عمدتا مربوط به ماهیها و توقف

تردد آنها در طول رودخانه است که ممکن است منجر به تغییر گونه ها و یا از بین رفتن آنها گردد

[ 1] لذا در برنامه ریزي پروژه هاي توسعه منابع آب

همواره بایستی جنبه هاي زیست محیطی و بهداشتی آب و لزوم پیشگیري از بروز حوادث تلخ و ناگوار را در نظر قرار داده بعبارت دیگر اعمال مدیریت و

کنترل بر کیفیت آب و موضوعات زیست محیطی ذیربط و همچنین جنبه هاي بهداشتی و تندرستی را بایستی جزئی لاینفک از برنامه ریزي هاي منابع

آب بشمار آورد

رودخانه و اکوسیستم آن

رودخانه ها سیستم هاي دینامیکی هستند که توسط دبی اشان شکل می یابندوتکمیل چرخه زندگی گیاهان و جانوران و وقوع سیل به اندازه و زمان

ریانهاي مختلف بستگی دارد

.اکوسیستم رودخانه اي در مقابل خرابی هاي طبیعی مثل خشکسالیها ورویدادهایی که منشا انسانی دارند مثل ساختن سد

ها ،واکنش نشان میدهند

. مولفه هاي یک اکوسیستم در جدول زیر نشان داده شده است ،در واقع هر چه بیشتر جریان براي یک رودخانه خاصی تغییر

[ کند،آن رودخانه و اکوسیستم مربوطه بیشتر تغییر خواهد کرد[ 5

جدول

1- مولفه هاي یکاکوسیستم

زنده

غیر زنده

گیاهان آبی و حاشیه رودخانه اي آبراهه ها

ماهی ها دشتهاي سیلابی

جانداران بی مهره آبزي سواحل

/ مصب ها

پستانداران آبزي دریاچه ها و زمینهاي مرطوب مرتبط

خزندگان و دوزیستان آبی آبهاي زیر زمینی مرتبط

پرندگان آبی محیط زیست اطراف رودخانه ها

میکروارگا نیسم ها دما وشیمی آب

/ رسوب

در مطالعه آبهاي جاري

(رودخانه ها)مطالعات بیولوژیک از اهمیت ویژه اي برخوردار بوده ومکمل مطالعات فیزیکی و شیمیایی است که می تواند یک

نتیجه منطقی و معقولی ازاکوسیستم مورد مطالعه را ارائه دهد تنوع زیستی در رودخانه ها بیشتر تحت تاثیر دو نوع عامل قرار میگیرد

الف

)عوامل طبیعی که از جمله آن میتوان به طول رودخانه،شیب رودخانه،پوشش گیاهی حوزه آبریز رودخانه ،سطح بستر رودخانه ،ارتفاع و طول وعرض

جغرافیایی،فصول مختلف سال و

. . .

)عوامل تاثیر گذار انسانی که حاصل فعالیت انسان ها میباشد واز جمله آنها میتوان به ساخت سدها بر روي رودخانه ها،مصارف بیش از حد آب

رودخانه ها ،تخلیه انواع مواد آلوده کننده

(فاضلابها)به رودخانه ها وانحراف در مسیر رودخانه ها و. . . اشاره کرد.

Computer For Civil Software Engineering Group : www.CCSofts.com , www.CompCivil.com

تعریف جریان زیست محیطی

(EFA) شناسائی تغییرات هیدرولوژیکی رو به رشدرودخانه ها و تاثیراتی که بر محیط زیست دارند ،باعث تاسیس علم برآورد جریان زیست محیطی

شد که در آن کیفیت و کمیت آب مورد نیاز براي حفاظت اکوسیستم و منابع آبی تخمین زده می شود

تنظیم رودخانه بعنوان یکپدیده جهانی

بیشتر از نصف آبهاي سطحی قابل دستر

س تاکنون توسط بشر بکار گرفته شده است و این میزان تا سال 2025 به 70 % خواهد رسید .توسعه منابع آبی

مثل بهره برداري از آبهاي زیر زمینی ،احداث بندهاي انحرافی،استفاده در صنعت و کشاورزي و

. . اغلب بدلیل ایجاد تغییرات در رژیم هیدرولوژیکی

طبیعی ،در سراسرجهان تاثیرات بی سابقه اي بر روي اکوسیستم رودخانه ها گذاشته است

. بر اساس گزارشات موجود 60 %رودخانه هاي دنیاآسیب دیده

24 % )

از رودخانه ها بترتیب شدیدا وبطور ) 37 %) و 54 ) با مطالعه 225 حوضه در سراسر جهان مشاهده کردند که 83 Nilsson et al ( اند .( 2000

متوسط آسیب دیده اند

با توجه به اکثر تخمین هاي اخیر ،در حال حاضر بیش از

45000 (و احتمالا نزدیک به 48000 ) سد بزرگ در بیش از 140 کشور و بیش از 800000

کشور بزرگ سد ساز ،حدود 85 % کل سدهاي بزرگ دنیا را در خود جاي داده اند.کشور .( WCD, سد کوچک در سرتاسر دنیا وجود دارند( 2000

چین حدود حدود نصف کل سدهاي بزرگ دنیا را دارد و

2 سدهاي بزرگ موجود دنیا در کشورهاي در حال توسعه قراردارد

مولفه هاي جریان و ارتباط با کیفیت آن

قسمت اعظم تحقیقات علمی که تاکنون انجام شده بر مبناي جریان طبیعی می باشد،تا جائیکه رژیم جریان طبیعی یک رودخانه که شامل

5 مولفه

کلیدي تغییر پذیري،اندازه ،فراوانی،مدت دوام،زمان وشدت تغییرات است، بعنوان یک فاکتور مرکزي در حف

ظ تنوع زیستی و سلامت اکوسیستم شناخته

شده است

[ 8] در ارزیابی کیفیت آب جهت اختصاص به جریان زیست محیطی بایستی پارامتر هاي زیر را مد نظر قرار داد: مواد مغذي مانند نیتراتها و

فسفاتها ، موادآلی، دما، شوري، مواد رسوبی معل

ق، منابع آلوده کننده(فاضلاب ها،پسابها،...)،اثرات متقابل بین جریان وکیفیت آب که خود بستگی به

ژئومورفولوژي بستر رودخانه و منبع آب در رودخانه دارد

پدیده اتروفیکاسیون

پدیده اتروفیکاسیون فرایندي است که در ح

ضور مواد غذایی فراوان بوقوع پیوسته و باعث تغییر در اکوسیستم می شود.هنگامی که مواد زاید غنی از مواد

مغذي وارد یک رودخانه می شوند،مراحل پدیده اتروفیکاسیون بصورت خطی در طول رودخانه گسترش می یابد

. بهر حال اگر اتروفیکاسیون در نواحی

محدودي هم بوقوع پیوندد،باز هم می تواند تاثیر زیادي بر جمیعت ماهی ها داشته باشد

.یک دسته ماهی ممکن است به منطقه اتروفیکاسیون رسیده و

در اثر کمبود اکسی

ژن بطور ناگهانی بمیرند و یا بخش شناور و متحرکی از جلبکهاي منطقه اتروفیک آنها را به دام انداخته و باعث مرگ ماهی ها در

رودخانه و خلی

ج ها شود دو جنبه کلی در مبارزه با اتروفیکاسیون وجود دارد،یکی از آنها کاربرد مواد شیمیایی بازدارنده رشد و شکوفایی جلبکها با

افزودن اکسی

ژن محلول در آب به روش هاي مصنوعی است،البته این روش موفقیت کمی دارد و آگاهی از نواقص و عوارض آن براي پیشگیري از ارتکاب

اشتباه ضروري است

.راه دوم که راه حل نهایی است عبارتست از کنترل مواد مغذي یعنی یونهاي فسفات و نیترات که عامل اصلی ایجاد پدیده

[ اتروفیکاسیون هستند.[ 3

تاثیرات رسوب بر اکوسیستم

بطور طبیعی اکوسیستم رودخانه داراي یک تعادل دینامیکی است و هر گونه تغییرات هیدرولوزیکی ،هیدروبیولوزیکی،هیدروشیمیایی و تخلیه رسوبات

باعث دگرگونیهاي اکولوژیکی شده و تعادل اکوسیستم را بهم می زند

.حساسیت نیاز آبی زیست محیطی رودخانه عمدتا مربوط به زمان عملیات شاس و

زمان مهاجرت ماهیان مهاجر می باشد که آنهم براي هر گونه از ماهیان به عم

ق ،کدورت و نیروي هیدرولیکی جریان در هنگام خروج آب از مصب

بستگی دارد

.با مطالعات هیدرولوژي و تعیین غلظت بار معلق رسوب در طول مسیر رودخانه خصوصا در مصب می توان نماي درستی از اثر رسوبات بر

اکولوژي رودخانه بدست آورد

. هر گونه تغییرات هیدرولیکی در مسیر رودخانه که باعث تغییر شدت و مقدار بار رسوب شود،خود باعث دگرگونی هاي

اکولوژیکی و بهم خوردن تعادل اکوسیستم آن می شود

.بنابر این در رودخانه ها باید موقعیت نقاطی را مورد بررسی قرار داد که یا مانع خود پالایی

[ رودخانه هستند،و یا بدلیل شیب و موقعیت آنها مکانهاي رسوبگذاري محسوب می شوند،که نهایتا باعث آلودگی رودخانه می شوند. [ 4

علم برآورد جریان زیستمحیطی

Environmental Flow Assessment

Computer For Civil Software Engineering Group : www.CCSofts.com , www.CompCivil.com

یک یا چند تعریف از رژیم هاي هیدرولوژیکی اصلاح شده ممکن براي رودخانه ها و هم چنین پارامترهاي مورد نیاز جریان زیست محیطی ،

EFA

به اهداف از قبل تعیین شده براي شرایط آینده اکوسیستم مربوط می شود، بعنوان مثال هدف

EFRs 1 را ایجاد کرده است.هر کدام از (EFRs)

ممکن است حف

ظ یا بهبود کلی کیفیت اکوسیستم رودخانه اي که شامل موارد زیرمی شود، باشد؛ توجه به جانوران آبی متنوع و زندگی گیاهان و

جانورانی که اطراف رودخانه هستند،افزایش محصولات تجاري گونه هاي مختلف ماهی ،حفاظت از گونه هاي ماهی در خطر انقرا

ض یا حفاظت از ارزش

هاي علمی،فرهنگی،

براي سیستم هاي رودخانه اي که تنظیم شده هستند و یا در طرح توسعه منابع آبی پیشنهادي قرار دارند،اجرا می شود ولی اخیرا

EFA بطور معمول

[ توجه ها بسمت احیاي رودخانه ها از طریق توجه بر تاثیرات این جریان ،جلب شده است. [ 7

با لحا

ظ جریان زیست محیطی براي سیستم هاي رودخانه اي ،جریان بیشتري براي آبراهه ها و دشتهاي سیلابی فراهم می گردد و کربن تولید شده از

تجزیه مواد دفن شده یا باقی مانده روي دشتهاي سیلابی جابجا می گرددکه تحقیقات نشان داده که این امر فاکتور کلیدي در حف

ظ سلامت رودخانه ها

می باشد

. سلامت گیاهان ساحل رودخانه که موجب پایداري سواحل و کاهشغرسایش هستند،تقویت می شود.تحریک ماهی ها ي محلی براي حرکت

بسمت دشتهاي سیلابی و استفاده مردم محل از آنها یکی دیگر از فواید این جریان می باشد دیگر فواید یطور خلاصه عبارتند از

:محیط زیست سالمتر

براي زندگی،استراحت،شنا و کار

؛ بهتر کردن کیفیت آب براي نیاز هاي موجود ،خا نگی و براي مصرف کنندگان در پایین دست و کشاورزان ، فراهم

کردن محیط جذاب و جالب براي توریست ها ،خانواده ها و صنعت،کاهش هزینه هاي ناشی از فرسایش دیواره ها ،افزایش موقعیتهاي سرمایه گذازي در

گردشگري بر پایه محیط زیست ،جذب ماهیگیر ها ،فراهم آمدن یک پروسه طبیعی براي پالایش و خرو

ج فاضلاب و رواناب کشاورزي،اجازه افزایش

[ تولیدات زمین هاي کشاورزي مرتبط با زمین هاي مرطوب ،حمایت از تخم گذاري پرندگان آبی حشره خوار مثل لک لک ها .[ 6

تاریخچه تشکیل این علم

در اواخر دهه

1940 در غرب ایالات متحده امریکا شروع شد. در نتیجه تصویب قوانینی در مورد آب EFR گسترش همکاري ها در تبیین روش هاي

و س

پس با همکاري مناطقی که بیشترین سد EFRs ومسائل مرتبط با محیط زیست و درخواستهاي انجمن طراحان منابع آبی براي اسناد کمی

ساخته شده را داشتند،تا سال

1970 پیشرفت خوبی حاصل شد.

که استفاده می شد،اعتبار کمی داشت. در بسیاري از کشور ها مثل (EFMs) خارج از ایالات متحده ،روش هاي جریان زیست محیطی

استرالیا،انگلی

س،پرتقال و ژاپن و ... این روشها تا سال 1980 پیشرفت نا چیزي داشت.دیگر نقاط جهان شامل اروپاي شرقی،نقاط زیادي از امریکاي

[ لاتین،افریقا و آسیا ،با تعداد مقالات اندکی که در این زمینه منتشر کرده اند پیشرفت خوبی نداشته اند.[ 7

روشهاي مختلف برآورد جریان زیست محیطی

هایی که امروزه بکار می روند را می توان در

4 گروه تقسیم بندي کرد:روشهاي هیدرولوژیکی،هیدرولیکی،شبیه سازي زیستگاه ،چندجانبه EFM اکثر

هر چند تفاوتهایی در تقسیم بندي روش ها بین مولفین مختلف روي داده است.

رومیزي ،روش هاي هیدرولوژیکی هستند که بر پایه استفاده از اطلاعات و آمار هیدرولوژیکی بوده و معمولا

EFMs معروف به ،EFM ساده ترین

بفرم ثبت داده هاي تاریخی جریان روزانه یا ماهانه است

بر پایه هیدرولوژي شامل متغیرهاي حوضه اصلاح می شوند تا ضوابط هیدرولیکی ، زیستی ویا مرفولوژیکی را نیز در بر گیرندویا

EFMs بعضی مواقع

شاخص هاي متعدد هیدرولوژیکی را شامل شوند

.روش هاي هیدرولوژیکی در مراحل اولیه طراحی توسعه منابع آبی و براي تخمین جریان زیست

هیدرولوژیکی ،متدهاي دیگري که روابط بین کیفیت و

EFMs محیطی با دقت کم مناسب هستند

برآورد جریان زیست محیطی در رودخانه ها

مطالب مشابه :

رژیم های دبی

برآورد جریان زیست محیطی در رودخانه ها

مقاله شخصی نویسنده

مشکلات فراروی مطالعات هیدرولوژی آبخیزداری و بازخورد آن در مطالعات ارزیابی

مقالات هفتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه

لیست مقالات رسیده به دبیرخانه نخستین کنفرانس ملی هواشناسی و مدیریت آب کشاورزی

متدولوژی هواشناسی در طرح های توجیهی آبخیزداری 2